Способ повышения производительности комплексов радиационной обработки

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2488409:

Мирочник Эммануил Абрамович (RU)

Использование: для обработки ускоренными электронами различных материалов. Сущность заключается в том, что плоскость развертки электронного пучка поворачивается относительно оси ускорителя вдоль направления движения конвейера для исключения времени облучения промежутков между объектами, расположенных на конвейере. Технический результат: повышение эффективности использования электронного пучка. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины, пищевой промышленности и технологии обработки различных материалов. Она может быть использована для стерилизации медицинских материалов, имплантируемых изделий, медицинских инструментов и медицинских отходов, для стерилизации и пастеризации продуктов питания и парфюмерной продукции, а также для обработки ускоренными электронами различных материалов с целью придания им новых свойств. Изобретение предназначено для применения в предприятиях, выпускающих медицинскую продукцию одноразового пользования, пищевую и парфюмерную продукцию, а также на предприятиях, связанных с изготовлением и обработкой материалов.

Уровень техники

Для радиационной обработки объектов используются различные источники излучения. Наибольшее развитие получил способ радиационной обработки ускоренными электронными пучками, как наиболее надежный высокопроизводительный и экологически чистый. Радиационная обработка на промышленных предприятиях производится на специальных производственных комплексах радиационной обработки. Каждый производственный комплекс радиационной обработки такого типа состоит из излучателя (высокочастотного ускорителя электронов) с устройством развертки электронного пучка в одной плоскости, находящейся в стационарном положении, зоны облучения, радиационной защиты от тормозного излучения ускорителя и из зоны облучения, а также транспортной системы для перемещения объектов обработки через зону облучения.

Наиболее крупные производственные комплексы радиационной обработки с энергией от 10 МэВ и выше и средней мощностью пучка от 10 кВт располагаются в бетонных бункерах. Транспортировка объектов в этих бункерах к зоне облучения осуществляется через лабиринтные каналы, которые предназначены снижать мощность дозы тормозного излучения из бункера до допустимой величины. По конструктивным особенностям на этих конвейерах объекты обработки располагаются с некоторыми промежуткоми друг от друга.

Наиболее близкими примерами таких транспортных систем можно считать:

1. Стандарты МАГАТЭ. IAEA Safety Standards. Radiation Safety of Gamma, Electron and X Ray Irradiation Facilities. Specific Safety Guide. No.SSG-8. FIG.4.

2. IMPEJA Ускорители |IOTRON Industries Canada/USA Inc.| Quality Electron Beam Service. http/www.iotron.com/impela-accelerators/

3. Комплекс Московского Радиотехнического Института Российской Академии Наук. Промышленная стерилизационная установка "Стерус-1" http:/www.mrtiran.ru.

При таких транспортных системах, двигающихся с постоянной скоростью, электронный пучок, развернутый в одной плоскости и стационарном положении этой плоскости, используется эффективно только при прохождении собственно объекта через зону облучения, а при прохождении промежутка между объектами пучок используется неэффективно, так как поглощается конвейером и радиационной защитой (Фиг.1). Скорость конвейера с объектом обработки и, соответственно, скорость облучения зависит от длины объекта обработки L и времени облучения Tоб. Время облучения Tоб, за которое объект должен получить нормированную дозу, устанавливается, в основном, исходя из параметров пучка (энергия, средняя мощность) и параметров объекта (плотность материала, толщина объекта). Для объектов конкретного вида время облучения является величиной постоянной. Скорость конвейера и скорость облучения составляют Vк1=Vоб=L/Tоб. Время цикла облучения, за которое объект проходит расстояние L и S составляет Tц1=(L+S)/Vк1.

Наибольшее распространение в промышленности получили производственные комплексы радиационной обработки с энергией пучка 5-7 МэВ и средней мощностью до 3 кВт. Эти комплексы, как правило, имеют индивидуальную радиационную защиту, внутри которой находится высокочастотный линейный ускоритель электронов с устройство развертки электронного пучка в одной плоскости, тоннель, зону облучения и транспортную систему для перемещения объектов обработки по тоннелю через зону облучения. Конкретным примером такого комплекса является комплекс I-Ax Technologies Radiation Processing http:/www.iaxtech.com/more.html, на который имеется патент США. Stirling Andrew J. Hare Gerald E Irradiation Apparatus for Production Line Use. US Patent 6,191,424. Filing date 02.20.1998. В этой транспортной системе, выполненной в виде конвейера, объекты обработки также двигаются с постоянной скоростью и располагаются с определенными промежутками друг от друга. Это объясняется тем, что в промежутках между объектами обработки установлены элементы радиационной защиты (экраны) из металла, которые снижают до допустимой величины тормозное излучение из зоны облучения вдоль тоннеля. При такой транспортной системе, двигающейся с постоянной скоростью, электронный пучок используется эффективно только при прохождении объекта обработки через зону облучения, а во время перемещения через зону облучения промежутка между объектами, где установлены элементы радиационной защиты, пучок используется неэффективно, так как поглощается элементами радиационной защиты (экранами). По информации авторов разработки эффективное использование электронного пучка составляет 25-50% (www.mevex.com/does/Scorpio.pdf).

Актуальной проблемой в технике радиационной обработки остается создание высокопроизводительных комплексов радиационной обработки, в которых электронный пучок используется только для облучения объектов обработки.

Раскрытие изобретения

Задача повышения эффективности использования электронного пучка в комплексах радиационной обработки может быть решена способом практического исключения или значительного сокращения времени облучения промежутков между объектами на конвейере. Это достигается путем поворота плоскости развертки электронного пучка вдоль конвейера относительно оси ускорителя (Фиг.2). Угол поворота определяется расстоянием от центра поворота плоскости развернутого пучка до плоскости конвейера и расстоянием между смежными объектами обработки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Схема облучения объектов при стационарном положении плоскости развертки электронного пучка.

Фиг.2. Схема облучения объектов при повороте плоскости развертки электронного пучка.

Осуществление изобретения

Способ повышения производительности комплексов радиационной обработки может быть реализован путем управления поворотом плоскости развертки электронного пучка. (Фиг.2). Конвейер работает с постоянной скоростью. При приближении объекта обработки, расположенного на конвейере, к оси ускорителя на расстояние равное половине промежутка между объектами (S/2) плоскость развертки пучка поворачивается к переднему краю объекта обработки навстречу направления движения конвейера в положение "Начало облучения". При дальнейшем перемещении объекта на конвейере начинается облучение объекта, а плоскость развертки пучка поворачивается с постоянной скоростью, следуя за объектом, в направлении движения конвейера до положения "Конец облучения". Далее плоскость развертки пучка поворачивается в положение "Начало облучения" и цикл облучения повторяется. Поворот плоскости развертки электронного пучка из положения "Конец облучения" в положение "Начало облучения" практически должно происходить с технически возможной максимальной скоростью или мгновенно. Таким образом, из цикла обработки объектов на конвейере фактически исключается время облучение промежутка между объектами. За время облучения Tоб объект получает нормированную дозу. Объект на конвейере за время цикла обработки проходит с постоянной скоростью путь, равный длине объекта облучения L и длине промежутка между объектами облучения S. Плоскость развертки пучка при повороте за время цикла обработки проходит с постоянной скоростью путь, равный длине промежутку между объектами S.

Скорость движения конвейера составляет Vк2=(L+S)/Tоб.

Скорость поворота плоскости развертки пучка при движении вдоль движения конвейера составляет Vп=S/Tоб.

Скорость облучения объекта не изменяется и составляет Vоб=Vк2-Vп=(L+S)/Tоб-S/Tоб=L/Tоб.

Способ исключения или значительного сокращения времени облучения промежутка между объектами из цикла обработки объектов приводит к необходимости повышения скорости конвейера относительно скорости облучения объекта (Vк2>Vк1). За цикл обработки объект проходит расстояние L и S при скорости конвейера Vк2. Время цикла обработки, при этом, составляет Tц2=(L+S)/Vк2. Таким образом, повышение скорости конвейера и, соответственно, уменьшение времени цикла обработки позволяет повысить производительность комплексов радиационной обработки в 1.5-2 раза.

Согласованные движения конвейера и поворота плоскости развертки электронного пучка, а так же изменения режимов их работы определяются специальным алгоритмом, который реализуется с помощью системы автоматического управления. С этой целью конвейер, например, может быть оборудован сервоприводом с энкодером, позволяющим определять линейное положение объектов обработки на конвейере относительно оси ускорителя. Возможно применение других приводов и систем определения положения объектов обработки на конвейере.

1. Способ повышения производительности комплексов радиационной обработки, в каждый из которых включены излучатель (высокочастотный ускоритель электронов) с устройством развертки электронного пучка в одной плоскости, зона облучения, радиационная защита от ионизирующего излучения от ускорителя и из зоны облучения, а также транспортная система конвейерного типа для перемещения с постоянной скоростью объектов обработки, расположенных на конвейере с определенными промежутками друг от друга, через зону облучения, отличающийся тем, что плоскость развертки электронного пучка поворачивается относительно оси ускорителя вдоль направления движения конвейера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поворот плоскости развертки электронного пучка относительно оси ускорителя из положения "Конец облучения" объекта в положение "Начало облучения" объекта на участке промежутка между смежными объектами обработки производится с технически возможной максимальной скоростью за весьма короткий промежуток времени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поворот плоскости развертки электронного пучка из положения "Начало облучения" объекта в положение "Конец облучения" объекта на участке между смежными объектами обработки производится с постоянной скоростью во время прохождения объекта обработки под электронным пучком через зону облучения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что согласованные движения конвейера и поворота плоскости развертки электронного пучка, а также изменения режимов их работы определяются специальным алгоритмом, который реализуется с помощью системы автоматического управления.

Изобретение относится к области дезинсекции и касается способа СВЧ-дезинсекции материалов и/или изделий. .

Фармацевтическая композиция (варианты) и способ ее стерилизации // 2474425

Изобретение относится к фармацевтической композиции для местного применения, включающей лекарственное соединение модификатора иммунного ответа, которое устойчиво к стерилизации и пригодно для локального нанесения непосредственно на участки тканей с нарушением кожного покрова, где указанная композиция подвергнута стерилизации посредством облучения электронным пучком, а лекарственное соединение представляет собой 1-(2-метилпропил)-1Н-имидазо[4,5-с]хинолин-4-амин (имиквимод).

Система для стерилизации емкостей и бутылок из пэт // 2465918

Изобретение относится к стерилизации поверхностей изделий и газов, а именно к стерилизации, осуществляемой, преимущественно, посредством взаимодействия электронов с поверхностями изделий и окружающей средой, с газами или воздухом, находящимися или проходящими через них, а также синергическим последствиям подобного взаимодействия.

Способ получения синтетического волокна с биоцидными свойствами // 2447206

Изобретение относится к технологии получения синтетического волокна с биоцидными свойствами и может быть использовано в текстильной промышленности для изготовления текстильных изделий санитарно-гигиенического назначения - халатов, шапочек и другой одежды медицинского персонала, постельного и столового белья, полотенец для использования в медицинских учреждениях, на общественном транспорте, в местах заключения, а также для личного использования в домашних условиях.

Способ получения синтетического волокна с биоцидными свойствами // 2447204

Изобретение относится к производству волокна с биоцидными свойствами и может быть использовано в текстильной промышленности для изготовления текстильных изделий санитарно-гигиенического назначения - одежда, постельное и столовое белье для использования в медицинских учреждениях, на общественном транспорте, в местах заключения, для личного использования в домашних условиях.

Радиационный способ дезинфекции вещевого имущества и документов // 2436592

Изобретение относится к области медицины, в частности дезинфекции. .

Установка для стерилизации объектов электронной бомбардировкой // 2413536

Блок радиационного облучения // 2400253

Изобретение относится к технологии радиационной обработки различных материалов и может быть использовано в области медицины и пищевой промышленности. .

Способ изготовления стерилизованного и тарированного медицинского устройства на основе биосенсора (варианты) // 2357759

Изобретение относится к области изготовления медицинских устройств. .

Способ инактивации микроорганизмов биоцидами (варианты) // 2343707

Изобретение относится к области медицины, пищевой промышленности, сельского хозяйства и других областей, в которых необходимо предотвращение развития патогенных микроорганизмов.

Система и способ стерилизации имплантируемого медицинского устройства // 2497483

Группа изобретений относится к медицине. Способ стерилизации имплантируемого медицинского устройства по первому варианту включает обеспечение имплантируемого медицинского устройства, сконструированного таким образом, чтобы располагаться в брюшной полости пациента. Имплантируемое медицинское устройство находится в электрической связи с внутренним модулем контроля, содержащим любое количество электронных компонентов, выполненных таким образом, чтобы являться устойчивыми к определенной дозе радиации. По меньшей мере один из электронных компонентов содержит Магниторезистивное Оперативное Запоминающее Устройство (МОЗУ). По меньшей мере один из электронных компонентов выполнен с возможностью измерения давления текучей среды внутри имплантируемого медицинского устройства. Способ также включает подвод определенной дозы радиации к имплантируемому медицинскому устройству. Способ по второму варианту включает обеспечение имплантируемого медицинского устройства, содержащего любое количество электронных компонентов, выполненных с возможностью управления имплантируемым медицинским устройством. По меньшей мере один из электронных компонентов содержит Магниторезистивное Оперативное Запоминающее Устройство (МОЗУ). По меньшей мере один из электронных компонентов изготовлен с использованием технологии "кремний на диэлектрике" с сапфировым диэлектриком. Способ также включает подвод радиации к имплантируемому медицинскому устройству для его стерилизации. Способ по третьему варианту включает обеспечение имплантируемого медицинского устройства, содержащего любое количество электронных компонентов, выполненных с возможностью управления имплантируемым медицинским устройством. По меньшей мере один из электронных компонентов содержит Магниторезистивное Оперативное Запоминающее Устройство (МОЗУ). По меньшей мере один из электронных компонентов изготовлен с использованием технологии "кремний на диэлектрике" с диэлектриком диоксидом кремния. Подвод радиации к имплантируемому медицинскому устройству для его стерилизации. Изобретения обеспечивают устойчивость к воздействию облучения в процессе стерилизации. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Установка радиационной стерилизации // 2533270

Изобретение относится к области медицины и пищевой промышленности и может быть использовано для радиационной стерилизации. Установка радиационной стерилизации содержит ускоритель электронов, устройство развертки пучка, устройство биологической защиты в виде толстостенного металлического контейнера, охватывающего ускоритель электронов и устройство развертки пучка и который состоит из отдельных блоков, зону облучения и транспортное устройство, выполненное в виде каретки, имеющей прямолинейное направление движения и содержащей блоки защиты зоны облучения и гнездо для стерилизуемых изделий между ними, верхняя и нижняя поверхности которых и зоны облучения в металлическом контейнере выполнены с продольными зубцами, ориентированными так, что зубцы на одной поверхности находятся в канавках на сопрягаемой с ней поверхности и наоборот. Блоки толстостенного металлического контейнера имеют лабиринтные соединения между собой, а между ускорителем и системой развертки пучка установлен поглощающий защитный металлический экран. Предлагаемая установка радиационной стерилизации обеспечивает биологическую защиту обслуживающего персонала, а также позволяет упростить изготовление и снизить стоимость. 2 ил.

Блок радиационной обработки с модулями транспортной системы двухстороннего облучения объектов обработки // 2552342

Группа изобретений относится к области медицины и пищевой промышленности и может быть использована для радиационной стерилизации. Блок радиационной обработки объектов пучком ускоренных электронов содержит высокочастотный ускоритель электронов, зону облучения, индивидуальную радиационную защиту, которая обеспечивает поглощение тормозного излучения от ускорителя и из зоны облучения, тоннель для перемещения объектов обработки через зону облучения, транспортную систему для перемещения объектов обработки между зонами загрузки-разгрузки через зону облучения. Индивидуальная радиационная защита выполнена в виде корпуса, который состоит из набора однотипных стальных плит, расположенных перпендикулярно оси ускорителя, а транспортная система перемещения объектов обработки оборудована двумя модулями двухстороннего облучения объектов обработки с устройствами непрерывного перемещения объектов обработки через зону облучения. Группа изобретений относится также к варианту указанного блока радиационной обработки, в котором ускоритель расположен горизонтально, а транспортная система оборудована двумя модулями двухстороннего облучения объектов обработки с реверсивными каретками, оборудованными контейнерами поворота объектов обработки на 180 градусов в горизонтальной плоскости с целью их двухстороннего облучения. Группа изобретений обеспечивает стерилизацию объектов, а также позволяет упростить обслуживание ускорителя. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ инактивации патогенов // 2558432

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для инактивации патогенов в биологической жидкости. Для этого проводят смешивание биологической жидкости в присутствии кислорода с углеродным фотосенсибилизатором, представляющим собой фуллерен, нанесенный на твердофазный носитель, при одновременном облучении смеси оптическим излучением. При этом используют твердофазный фотосенсибилизатор, содержащий фуллерен от 0.01 вес.% до 3.0 вес.% на 1 г твердофазного носителя, реакционную среду дополнительно обогащают молекулярным кислородом при перемешивании с последующим отделением фотосенсибилизатора от реакционной среды. Изобретение обеспечивает высокую эффективность и скорость инактивации вирусов в белковых препаратах, полученных из плазмы донорской крови. 5 з.п. ф-лы.

Стерилизация биоразлагаемых гидрогелей // 2558847

Настоящее изобретение относится к способу финальной стерилизации основанных на полиэтиленгликолях биоразлагаемых нерастворимых гидрогелей с применением излучения. Изобретение представляет cпособ стерилизации основанного на полиэтиленгликоле биоразлагаемого нерастворимого гидрогеля с основными структурными единицами, соединенными между собой разлагаемыми гидролитическим путем связями, включающий стадии: (а) получение гидрогеля, (б) сольватирование гидрогеля в защитном растворителе или в смеси двух или нескольких защитных растворителей или в их водных растворах, (в) обработка сольватированного гидрогеля гамма-излучением. Изобретение обеспечивает неожиданный эффект N-метил-2-пирролидона, N,N-диметилацетамида, N,N-диметилформамида и 1,3-диметил-2-имидазолидона, используемых в качестве защитного растворителя, при стерилизации основанного на полиэтиленгликоле биоразлагаемого нерастворимого гидрогеля. 12 з.п. ф-лы, 9 пр., 2 ил.

Электронно-лучевая стерилизация медицинского устройства с биоактивным покрытием // 2591829

Изобретение относится к способам электронно-лучевой стерилизации упакованного медицинского устройства с биоактивным покрытием. Способ стерилизации медицинского устройства, имеющего гепариновое покрытие, включает размещение медицинского устройства в упаковке, содержащей осушающий агент; промывание упаковки нереактивным газом; создание вакуума внутри упаковки с целью удаления остатков газа и влаги; герметичную запайку упаковки; обработку упаковки и медицинского устройства одной или несколькими дозами электронно-лучевого излучения. При этом уровень дозы электронно-лучевого излучения лежит в пределах от 10 кГр до 40 кГр. Способ стерилизации обеспечивает стерильность и увеличивает срок годности медицинского устройства, за счет сохранения активности гепаринового покрытия. 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ стерилизации материалов с помощью электромагнитного излучения и устройство для его осуществления // 2592223

Группа изобретений относится к системам стерилизации с использованием электромагнитного излучения и может быть применена для очистки воздуха от бактерий. Способ стерилизации материалов с помощью электромагнитного излучения включает повышение напряженности электромагнитного поля до величины, обеспечивающей уничтожение малоразмерных биологических объектов, таких как бактерии, вирусы. При этом в электромагнитное поле помещают остроконечный элемент, воздействуют на него и на малоразмерные биологические объекты электромагнитным полем токов высокой частоты, которыми нагревают остроконечный элемент до температуры не ниже 100°C, а биологическим объектам и элементу предварительно сообщают электрические заряды, противоположные по знаку. Также раскрывается устройство для осуществления способа стерилизации с помощью электромагнитного излучения. Группа изобретений позволяет снизить энергопотребление при реализации способа и улучшить эксплуатационные характеристики устройства. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ подавления роста метициллин-резистентного штамма staphylococcus aureus // 2598272

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для подавления роста метициллин-резистентного штамма Staphylococcus aureus. Способ предусматривает облучение взвеси бактериальных клеток метициллин-резистентного штамма Staphylococcus aureus светом красного лазера (λ - 660 нм). При этом плотность мощности составляет 100 мВт/см2, время облучения - 10, 15 или 30 мин в непрерывном режиме. Энергетическая экспозиция - 60, 90 и 180 Дж/см2 соответственно. Изобретение позволяет упростить способ подавления роста стафилококков. 1 табл.

Комбинированный способ стерилизации костных имплантатов // 2630464

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для стерилизации костного имплантата. Для стерилизации костного имплантата осуществляют начальную обработку образцов озоно-воздушной смесью и повторную аналогичную обработку озоно-воздушной смесью перед хранением образцов. Обработку образцов и упаковки для них осуществляют озоно-воздушной смесью с концентрацией озона 6-8 мг/л и продолжительностью 10-20 мин с последующим окончательным радиационным облучением потоком быстрых электронов с величиной поглощенной дозы 11-15 кГр герметично упакованных образцов. Использование изобретения обеспечивает эффективную стерилизацию костных имплантатов и герметичной упаковки для их хранения при значительном снижении уровня радиоационного облучения трансплантатов, что приводит к морфологической и биопластической сохранности стерилизуемых объектов и сохранению остеоиндуктивных свойств образца, за счет комбинированного использования радиационного облучения и озоно-воздушной смеси. 1 табл., 1 пр.

Устройство для воздействия на сыпучий материал ускоренными электронами // 2646065

Изобретение относится к устройству для обработки сыпучего материала ускоренными электронами. Устройство включает электронно-лучевой генератор для генерации ускоренных электронов, воздействию которых подвергаются частицы сыпучего материала во время свободного падения, при этом электронно-лучевой генератор выполнен кольцеобразным и имеет первый катод и первый анод, между которыми посредством первого подаваемого электрического напряжения, которое предоставляется первым устройством электроснабжения, в вакуумируемой камере создается плазма тлеющего разряда, а также второй катод и второй анод, между которыми посредством второго устройства электроснабжения включается второе электрическое напряжение, причем эмитированные кольцевым вторым катодом и ускоренные электроны выходят из окна для выхода электронов в направлении оси кольца. При этом кольцевой электронно-лучевой генератор расположен таким образом, что ось его кольца ориентирована вертикально или отклоняясь от вертикали на угол до 45°. Над кольцевым электронно-лучевым генератором расположено устройство для разделения частиц сыпучего материала, донные стенки которого имеют отверстие, из которого выпадают частицы сыпучего материала и оттуда проваливаются через образованное электронно-лучевым генератором кольцо. Изобретение обеспечивает высокую пропускную способность обрабатываемого сыпучего материала, а также компактные габаритные размеры устройства. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.